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文檔簡介
1、exit 第三章第三章不飽和脂肪不飽和脂肪(zhfng)(zhfng)烴烴第1頁/共189頁第一頁,共190頁。主要(zhyo)(zhyo)內容第一節(jié)烯烴的結構與性質第一節(jié)烯烴的結構與性質(xngzh)第二節(jié)炔烴的結構與性質第二節(jié)炔烴的結構與性質(xngzh)第三節(jié)二烯烴第三節(jié)二烯烴第四節(jié)鹵乙烯型和鹵丙烯型鹵代烴第四節(jié)鹵乙烯型和鹵丙烯型鹵代烴第五節(jié)電性效應第五節(jié)電性效應第2頁/共189頁第二頁,共190頁。第一節(jié)烯烴第一節(jié)烯烴(xtng)的結構與性的結構與性質質一、烯烴的結構一、烯烴的結構二、同分異構現(xiàn)象二、同分異構現(xiàn)象三、命名三、命名四、物理性質四、物理性質(wl xngzh)五、化學反應五
2、、化學反應六、制備六、制備第3頁/共189頁第三頁,共190頁。 1 雙鍵碳是sp2雜化。 2 鍵是由p軌道側面重疊形成。 3 由于室溫下雙鍵不能自由 旋轉(xunzhun),所以有Z,E異構體。一、烯烴一、烯烴(xtng)的結的結構構第4頁/共189頁第四頁,共190頁。 五個五個鍵在同一個鍵在同一個平面上;平面上; 電子云分布電子云分布(fnb)在平面的上下方。在平面的上下方。第5頁/共189頁第五頁,共190頁。(一)構造(一)構造(guzo)異構異構1-丁烯2-丁烯2-甲基丙烯(bn x) 烯烴分子中除有碳骨架異構外烯烴分子中除有碳骨架異構外,還存在由于雙鍵還存在由于雙鍵(shun j
3、in)位置而產生的異構位置而產生的異構.而者均屬于構造而者均屬于構造異構。異構。二、烯烴的同分異構二、烯烴的同分異構第6頁/共189頁第六頁,共190頁。(二)順反異構體(二)順反異構體(cis-trans isomer) 順反異構又稱為順反異構又稱為(chn wi)幾何異構幾何異構 (geometrical isomer) 幾何異構體之間在物理性質幾何異構體之間在物理性質(wl xngzh)和化學性質上都可以有較大的差別,因而容易分離。和化學性質上都可以有較大的差別,因而容易分離。第7頁/共189頁第七頁,共190頁。1. IUPAC命名命名(mng mng)法法1)選擇含雙鍵最長的碳鏈為主
4、鏈;)選擇含雙鍵最長的碳鏈為主鏈; 2)近雙鍵端開始編號)近雙鍵端開始編號(bin ho):3)將雙鍵位號寫在母體名稱之前。)將雙鍵位號寫在母體名稱之前。3-乙基乙基-1-己烯己烯4-乙基環(huán)己烯乙基環(huán)己烯三、命名三、命名(mng mng)第8頁/共189頁第八頁,共190頁。幾個幾個(j )重要的重要的烯基烯基CH3CH=CH丙烯丙烯(bn x)基基propenylCH=CHCH2烯丙基烯丙基allylCH2=C異丙烯異丙烯(bn x)基基isopropenylCH2=CH乙烯基乙烯基Vinyl第9頁/共189頁第九頁,共190頁。亞基亞基 H2C= CH3CH= (CH3)2C= 亞甲基亞甲
5、基 亞乙基亞乙基 亞異丙基亞異丙基Methylidene ethylidene isopropylidene CH2 CH2CH2 CH2CH2CH2 亞甲基亞甲基 1,2- 亞乙基亞乙基 1,3- 亞丙基亞丙基Methylene ethylene (dimethylene) trimethylene兩種亞基:中文名稱通過前面兩種亞基:中文名稱通過前面(qin mian)的編號來區(qū)別,的編號來區(qū)別, 英文名稱通過詞尾來區(qū)別英文名稱通過詞尾來區(qū)別有兩個有兩個(lin )自由價的基稱為亞基。自由價的基稱為亞基。第10頁/共189頁第十頁,共190頁。2. 順反異構體的命名順反異構體的命名(mng
6、mng)和和 Z、E標記法標記法 順式:雙鍵順式:雙鍵(shun jin)碳原子上兩個相同的原子或碳原子上兩個相同的原子或基團處于雙鍵基團處于雙鍵(shun jin)同側。同側。 反式:雙鍵反式:雙鍵(shun jin)碳原子上兩個相同的原子或碳原子上兩個相同的原子或基團處于雙鍵基團處于雙鍵(shun jin)反側。反側。第11頁/共189頁第十一頁,共190頁。 Z式:雙鍵碳原子上兩個式:雙鍵碳原子上兩個(lin )較優(yōu)基團或較優(yōu)基團或原子處于雙鍵同側。原子處于雙鍵同側。 E式:雙鍵碳原子上兩個式:雙鍵碳原子上兩個(lin )較優(yōu)基團或較優(yōu)基團或原子處于雙鍵異側。原子處于雙鍵異側。 (Z)-
7、 3-甲基甲基-2-戊烯戊烯 (E)- 3-甲基甲基-4-異丙基異丙基-3-庚烯庚烯第12頁/共189頁第十二頁,共190頁。實例實例(shl)一一( 5R ,2E)-5-甲基甲基-3-丙基丙基-2-庚烯庚烯 (5R,2E)-5-methyl-3-propyl-2-heptene 第13頁/共189頁第十三頁,共190頁。實例實例(shl)二二 (Z)-1,2-二氯-1-溴乙烯(y x)(Z)-1-bromo-1,2-dichloroethene第14頁/共189頁第十四頁,共190頁。雙鍵在環(huán)上,以環(huán)為母體雙鍵在環(huán)上,以環(huán)為母體(mt),雙鍵在鏈上,鏈為母體雙鍵在鏈上,鏈為母體(mt),環(huán)為
8、取代基。,環(huán)為取代基。實例實例(shl)三三2-甲基甲基-3-環(huán)己基環(huán)己基-1-丙烯丙烯(bn x)3-cyclohexyl-2-methyl-1-propene第15頁/共189頁第十五頁,共190頁。 : 0 0.33 0 /10-30 b.p. 1oC 4oCooC反式異構體對稱性較高,熔點反式異構體對稱性較高,熔點(rngdin)高于順式異構體。高于順式異構體。順式異構體極性較強,沸點順式異構體極性較強,沸點(fidin)高于反式異構體。高于反式異構體。四、物理性質四、物理性質(wl xngzh)第16頁/共189頁第十六頁,共190頁。(一)催化氫化(一)催化氫化(二)親電加成反應(
9、二)親電加成反應(fnyng) (三)自由基加成反應(三)自由基加成反應(fnyng)(四)硼氫化反應(四)硼氫化反應(fnyng)(五)氧化反應(五)氧化反應(fnyng)(六)(六) -氫鹵代反應氫鹵代反應(fnyng)(七)(七) 聚合反應聚合反應(fnyng)五、化學性質五、化學性質(huxu xngzh)第17頁/共189頁第十七頁,共190頁。(一) 催化氫化烯烴烯烴(xtng)的加氫的加氫催化氫化催化氫化二亞胺加氫(環(huán)狀絡合物中間體加氫)二亞胺加氫(環(huán)狀絡合物中間體加氫) 異相異相(y xin)催化氫化(吸附加氫)催化氫化(吸附加氫)均相催化氫化(絡合加氫)均相催化氫化(絡合加氫
10、)反反 應應 條條 件:件: 加溫加溫(ji wn)加壓加壓產產 率:率: 幾乎定量幾乎定量常用催化劑:常用催化劑: Pt Pd Ni*1 順式為主順式為主*2 空阻小的雙鍵優(yōu)先空阻小的雙鍵優(yōu)先*3 空阻小的一側優(yōu)先空阻小的一側優(yōu)先第18頁/共189頁第十八頁,共190頁。(二)親電加成反應(二)親電加成反應(ji chn fn yn)1 加成反應的定義和分類加成反應的定義和分類2 親電加成反應機理的歸納親電加成反應機理的歸納3 烯烴與鹵素的加成烯烴與鹵素的加成4 烯烴與氫鹵酸的加成烯烴與氫鹵酸的加成5 烯烴與水、硫酸烯烴與水、硫酸(li sun)、有機酸、醇、酚的反應、有機酸、醇、酚的反應6
11、 烯烴與次鹵酸的加成烯烴與次鹵酸的加成第19頁/共189頁第十九頁,共190頁。 定義:兩個或多個分子相互作用,生成一個 加成產物的反應(fnyng)稱為加成反應(fnyng)。加成反應加成反應(ji chn fn yn)自由基加成(均裂)自由基加成(均裂) 離子型加離子型加成(異裂)環(huán)加成(協(xié)同成(異裂)環(huán)加成(協(xié)同(xitng))親電加成親親電加成親核加成核加成1 加成反應的定義和分類加成反應的定義和分類 分類:分類: 根據(jù)反應時化學鍵變化的特征分根據(jù)反應時化學鍵變化的特征分 (或根據(jù)反應機理分)(或根據(jù)反應機理分)第20頁/共189頁第二十頁,共190頁。 缺電子試劑對富電子碳碳雙鍵缺電
12、子試劑對富電子碳碳雙鍵(shun jin)的進攻,二步。的進攻,二步。 親電試劑:本身缺少一對電子親電試劑:本身缺少一對電子(dinz), 又有能力從反應中得到電子又有能力從反應中得到電子(dinz)形成共價鍵的試形成共價鍵的試劑。劑。 例:例:H+、Br+、lewis酸等。酸等。第21頁/共189頁第二十一頁,共190頁。反應反應(fnyng)分兩步進行:分兩步進行: 第一步,親電試劑對雙鍵進攻形成第一步,親電試劑對雙鍵進攻形成(xngchng)碳碳正離子正離子 。 第二步,親核試劑與碳正離子中間體結合,形第二步,親核試劑與碳正離子中間體結合,形 成加成產物。成加成產物。 控制整個反應速率的
13、第一步反應(慢),由親電試劑進攻而引起控制整個反應速率的第一步反應(慢),由親電試劑進攻而引起(ynq),故此,故此反應稱親電加成反應。反應稱親電加成反應。第22頁/共189頁第二十二頁,共190頁。2 親電加成反應(ji chn fn yn)機理(2)離子)離子(lz)對中間體(順式加成)對中間體(順式加成)(1)環(huán)正離子中間體(反式加成)環(huán)正離子中間體(反式加成)第23頁/共189頁第二十三頁,共190頁。(4)三分子)三分子(fnz)過渡態(tài)(反式加成)過渡態(tài)(反式加成)+YEEYY-(3)碳正離子中間體(順式加成)碳正離子中間體(順式加成) (反式加成)(反式加成)第24頁/共189頁第
14、二十四頁,共190頁。 反反 應應 式式3 烯烴(xtng)與鹵素的加成(CH3)3CCH=CH2 + Cl2 (CH3)3CCHClCH2ClCCl450oC(CH3)2CHCH=CHCH3 + Br2 (CH3)2CHCHBrCHBrCH3CCl40oC第25頁/共189頁第二十五頁,共190頁。 反反 應應 機機 理理A、 反應反應(fnyng)分兩步進行分兩步進行 B、第一步是速度控制步驟、第一步是速度控制步驟 C 、反式加成、反式加成空阻太大空阻太大 共軛共軛下面化合物不能發(fā)生下面化合物不能發(fā)生(fshng)親電加成反應親電加成反應第26頁/共189頁第二十六頁,共190頁。1* 要
15、畫成擴張環(huán)。要畫成擴張環(huán)。2* 加成時,溴取那兩個加成時,溴取那兩個(lin )直立鍵,要符合構象最小改變原理。直立鍵,要符合構象最小改變原理。 當加成反應發(fā)生時,要使碳架的構象改變最小,這就是構當加成反應發(fā)生時,要使碳架的構象改變最小,這就是構 象最小改變原理。象最小改變原理。3* 雙鍵旁有取代基時,要考慮碳正離子的穩(wěn)定性。雙鍵旁有取代基時,要考慮碳正離子的穩(wěn)定性。4* 由平面式改寫成構象式時,構型不能錯。由平面式改寫成構象式時,構型不能錯。5* 當當3-位上有取代基時,要首先考慮避免雙鄰位交叉構象。位上有取代基時,要首先考慮避免雙鄰位交叉構象。6* 原料要盡可能取優(yōu)勢構象。原料要盡可能取優(yōu)
16、勢構象。環(huán)己烯衍生物加溴時要注意如下(rxi)問題下面結合實例對這六點予以下面結合實例對這六點予以(yy)說明。說明。第27頁/共189頁第二十七頁,共190頁。擴張擴張(kuzhng)環(huán)環(huán)非擴張非擴張(kuzhng)環(huán)環(huán)(不穩(wěn)定)不穩(wěn)定)a直鍵直鍵 a假直鍵假直鍵 e平鍵平鍵 e假平鍵假平鍵環(huán)己烯的構象(u xin)1* 要畫成擴張要畫成擴張環(huán)。環(huán)。第28頁/共189頁第二十八頁,共190頁。環(huán)己烯的加溴反應(fnyng)2* 加成時,溴取那兩個直立鍵,要符合構象最小改變原理。加成時,溴取那兩個直立鍵,要符合構象最小改變原理。當加成反應當加成反應(ji chn fn yn)發(fā)生時,要使碳架的
17、構象改變最小,這就是構發(fā)生時,要使碳架的構象改變最小,這就是構 象最小改變原理。象最小改變原理。661234566655544433311122212345第29頁/共189頁第二十九頁,共190頁。1-甲基環(huán)己烯的加溴反應(fnyng)2* 加成時,溴取那兩個直立鍵,要符合加成時,溴取那兩個直立鍵,要符合(fh)構象最小改變原理。構象最小改變原理。3* 雙鍵旁有取代基時,要考慮碳正離子的穩(wěn)定性。雙鍵旁有取代基時,要考慮碳正離子的穩(wěn)定性。第30頁/共189頁第三十頁,共190頁。(S)-3-甲基環(huán)己烯的加溴反應(fnyng)4* 由平面由平面(pngmin)式改寫成構式改寫成構象式時,象式時,
18、 構型不能錯。構型不能錯。5* 當當3-位上有取代基時,要首位上有取代基時,要首 先考慮避免雙鄰位交叉構象先考慮避免雙鄰位交叉構象雙鄰位交叉雙鄰位交叉(jioch)構象構象*第31頁/共189頁第三十一頁,共190頁。Br2Br2(S)-4-甲基環(huán)己烯的加溴反應(fnyng)優(yōu)勢優(yōu)勢(yush)構象構象非優(yōu)勢非優(yōu)勢(yush)構構象象(1R,2R,4S)-4-甲基甲基 -1,2-二溴二溴環(huán)己烷環(huán)己烷(主主)(1S,2S,4S)-4-甲基甲基 -1,2-二溴二溴環(huán)己烷環(huán)己烷(次次)6* 原料要盡可能取原料要盡可能取優(yōu)勢構象。優(yōu)勢構象。第32頁/共189頁第三十二頁,共190頁。加氯與加溴反應(f
19、nyng)機制的比較 反式加成產物反式加成產物(chnw) 順式加成產物順式加成產物(chnw)加氯加氯 32% 68%加溴加溴 83% 17%C6H5CH=CHCH3Br2C6H5CH=CHCH3Cl2碳正離子碳正離子環(huán)正離子環(huán)正離子離子離子(lz)對對第33頁/共189頁第三十三頁,共190頁。 一般情況,加溴通過一般情況,加溴通過(tnggu)環(huán)正離環(huán)正離子中間體進行。子中間體進行。 加氯通過加氯通過(tnggu)環(huán)正離子中間體、環(huán)正離子中間體、碳正離子或離子對進行。碳正離子或離子對進行。第34頁/共189頁第三十四頁,共190頁。立體立體(lt)選擇性反應(選擇性反應(stereose
20、lective reaction)順式烯烴順式烯烴(xtng)經反式經反式加成后,得到一對蘇型的對加成后,得到一對蘇型的對映體。映體。順式烯烴順式烯烴(xtng)第35頁/共189頁第三十五頁,共190頁。再來觀察再來觀察(gunch)反式烯反式烯烴的加溴反應烴的加溴反應b反式烯烴經反式加成得到兩個赤型的產物,如反式烯烴經反式加成得到兩個赤型的產物,如果產物中含有兩個相同的手性碳,這兩個結構果產物中含有兩個相同的手性碳,這兩個結構(jigu)就是同一物。就是同一物。a第36頁/共189頁第三十六頁,共190頁。4 烯烴(xtng)與氫鹵酸的加成反應式反應式CH2=C(CH3)2 + HX CH
21、3-C(CH3)2反應反應(fnyng)機理機理X第37頁/共189頁第三十七頁,共190頁。討討 論論(1) 速率問題速率問題 *1 HI HBr HCl *2 雙鍵上電子云密度雙鍵上電子云密度(md)越高,反應越高,反應速率越快。速率越快。(CH3)2C=CH2 CH3CH=CHCH3 CH3CH=CH2 CH2=CH2第38頁/共189頁第三十八頁,共190頁。(2)區(qū)位(q wi)選擇性問題區(qū)位區(qū)位(q wi)選擇性選擇性 區(qū)位區(qū)位(q wi)專一性專一性 馬爾可夫尼可夫規(guī)則馬爾可夫尼可夫規(guī)則烯烴與烯烴與HX的加成反應的加成反應(ji chn fn yn),具有,具有區(qū)位選擇性,在絕大
22、多數(shù)的情況下,產物符合馬區(qū)位選擇性,在絕大多數(shù)的情況下,產物符合馬氏規(guī)則。氏規(guī)則。第39頁/共189頁第三十九頁,共190頁。 馬氏規(guī)則:不對稱的烯烴與不對稱的試劑進行親電加成時,主要產物(chnw)是試劑當中的氫加到烯烴中含氫較多的碳上。馬氏規(guī)則的實質是:在加成反應馬氏規(guī)則的實質是:在加成反應(ji chn fn yn)的第一步,優(yōu)先生成較穩(wěn)定的碳正離的第一步,優(yōu)先生成較穩(wěn)定的碳正離子。子。 因為仲正碳離子比伯正碳離子穩(wěn)定,因而更容易生成。從這個正碳離子所得到因為仲正碳離子比伯正碳離子穩(wěn)定,因而更容易生成。從這個正碳離子所得到(d do)的的產物就是主要產物。產物就是主要產物。CH3CH2C
23、HCH2HXCH3CH2CHCH3XCH3CH2CH2CH2XCH3CH2CHCH3CH3CH2CH2CH22XX1主主次次第40頁/共189頁第四十頁,共190頁。1正碳離子正碳離子(lz),需要較高活化能,需要較高活化能,3正碳離子正碳離子(lz),較低活,較低活化能即可生成?;芗纯缮伞5?1頁/共189頁第四十一頁,共190頁。CH3CH2CH=CH2 + HBr CH3CH2CHCH3(CH3)2C=CH2 + HCl (CH3)2C-CH3F3C-CH=CH2 + HCl F3CH2CH2ClBr100%Cl NC-, (CH3)3N+-主要主要(zhyo)產物產物(25%)CH
24、3CH2CH2CH=CHCH3 + HBr CH3CH2CH2CH2CHBrCH3 +CH3CH2CH2CHBrCH2CH3HAc 80%第42頁/共189頁第四十二頁,共190頁。 烯烴親電加成反應遵守馬氏規(guī)則的原因烯烴親電加成反應遵守馬氏規(guī)則的原因(yunyn)在于:優(yōu)先生成穩(wěn)定的正碳離子。因此有些在于:優(yōu)先生成穩(wěn)定的正碳離子。因此有些看起來似乎看起來似乎“反反”馬氏規(guī)則的反應其實也是有同樣的規(guī)律的。馬氏規(guī)則的反應其實也是有同樣的規(guī)律的。例如例如(lr):F3C-CH=CH2 + HCl F3CCH2CH2Cl正碳離子正碳離子(lz)正碳離子正碳離子三氟甲基的強烈三氟甲基的強烈-I作用使碳
25、正離子作用使碳正離子不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。三氟甲基的強三氟甲基的強-I作用距離正離子較遠,作用較弱,因而碳正離作用距離正離子較遠,作用較弱,因而碳正離子子較穩(wěn)定。較穩(wěn)定。第43頁/共189頁第四十三頁,共190頁。(3)重排問題(wnt)(CH3)3CCH=CH2 (CH3)3CCHClCH3 + (CH3)2CCl-CH(CH3)2 HCl17%83%(CH3)2CHCH=CH2 (CH3)2CHCHBrCH3 + (CH3)2CBr-CH2CH3HBr主要主要(zhyo)產物產物次要次要(cyo)產物產物(CH3)3CCHCH3+(CH3)2CHCHCH3+(CH3)2C-CH2CH3氫遷移氫遷
26、移(CH3)2C-CH(CH3)2甲基遷移甲基遷移第44頁/共189頁第四十四頁,共190頁。(4)反應(fnyng)的立體選擇性問題HX+順式加成產物順式加成產物(chnw)反式加成產物反式加成產物(chnw)第45頁/共189頁第四十五頁,共190頁。H+HBr反式加成產物反式加成產物(chnw)反式加成反式加成順式加成順式加成優(yōu)勢優(yōu)勢(yush)構象構象第46頁/共189頁第四十六頁,共190頁。5 烯烴(xtng)與水、硫酸、有機酸、醇、酚的反應(1) 反應機理與烯烴反應機理與烯烴(xtng)加加HX一致(如加中性一致(如加中性分分 子多一步失子多一步失H+)。)。CH2=C(CH3)
27、2 + H+ CH3C+(CH3)2CH3C(CH3)2 CH3C(CH3)2慢慢H2OOH2+OH-H+(2) 反應符合反應符合(fh)馬氏規(guī)則。馬氏規(guī)則。(3) 反應條件:與水、弱有機酸、醇、酚的反應反應條件:與水、弱有機酸、醇、酚的反應 要用強酸作催化劑。要用強酸作催化劑。第47頁/共189頁第四十七頁,共190頁。與水加成(酸催化)與水加成(酸催化) 直接直接(zhji)水合法制醇水合法制醇硫酸、磷酸等催化硫酸、磷酸等催化(cu hu),烯烴與水直接加成生成醇。,烯烴與水直接加成生成醇。與硫酸加成(間接與硫酸加成(間接(jin ji)水合法制醇)水合法制醇)與羧酸加成與羧酸加成 (制備
28、酯)(制備酯)第48頁/共189頁第四十八頁,共190頁。6 烯烴(xtng)與次鹵酸的加成+ H2O + X2(HO- X+)1符合符合(fh)馬氏規(guī)則馬氏規(guī)則 2反式加成反式加成類類 似似 試試 劑:劑: ICl, ClHgCl, NOCl(亞硝酰氯亞硝酰氯) 烯烴與溴或氯的水溶液(烯烴與溴或氯的水溶液(X2/H2O)反應)反應(fnyng),生成,生成 -鹵代醇。鹵代醇。第49頁/共189頁第四十九頁,共190頁。反應反應(fnyng)機理機理機理機理(j l)1: + X2X-H+機理機理(j l)2:H2O + X2-HXHO XHO- + X+X+-OH第50頁/共189頁第五十頁
29、,共190頁。7.7.與烯烴與烯烴(xtng)(xtng)加成加成( (烯烴烯烴(xtng)(xtng)的聚合的聚合) )在酸催化下,烯烴可發(fā)生在酸催化下,烯烴可發(fā)生(fshng)(fshng)分子間加成,生成烯烴的二聚體。分子間加成,生成烯烴的二聚體。第51頁/共189頁第五十一頁,共190頁?,F(xiàn)在現(xiàn)在,我們我們(w men)對正碳離子的性對正碳離子的性質做個小節(jié)質做個小節(jié):原來已經知道原來已經知道,碳正離子可以碳正離子可以 1.與一個負離子結合與一個負離子結合;碳上消除一個氫生成碳上消除一個氫生成(shn chn)烯烴烯烴; 3.重排成更穩(wěn)定的正碳離子重排成更穩(wěn)定的正碳離子;現(xiàn)在現(xiàn)在(xi
30、nzi),補充正碳離子的第補充正碳離子的第四個性質四個性質:第52頁/共189頁第五十二頁,共190頁。(三)自由基加成反應(ji chn fn yn) 烯烴受自由基進攻而發(fā)生烯烴受自由基進攻而發(fā)生(fshng)的加成反應稱為的加成反應稱為自由基加成反應。自由基加成反應。CH3CH=CH2 + HBr CH3CH2CH2Br過氧化物過氧化物(u yn hu w) 或或 光照光照2 反應式反應式1 定義定義第53頁/共189頁第五十三頁,共190頁。3 反應反應(fnyng)機機理理鏈增長鏈增長 CH3CH=CH2 + Br CH3CHCH2Br CH3CHCH2Br + HBr CH3CH2C
31、H2Br + Br 鏈終止:鏈終止: (略)(略)第54頁/共189頁第五十四頁,共190頁。4 反應反應(fnyng)規(guī)則規(guī)則-過氧化效應(卡拉施效應)過氧化效應(卡拉施效應) HBr在過氧化物作用下或光照下與烯烴發(fā)生在過氧化物作用下或光照下與烯烴發(fā)生(fshng)反馬氏的加成反應稱為過氧化效應反馬氏的加成反應稱為過氧化效應.5 自由基加成的適用范圍自由基加成的適用范圍(1)HCl,HI不能發(fā)生類似的反應不能發(fā)生類似的反應(fnyng)(2)多鹵代烴)多鹵代烴 BrCCl3 , CCl4 , ICF3等能發(fā)生自由基加成反應等能發(fā)生自由基加成反應(fnyng)。(3)HBr在沒有過氧化物存在時
32、仍是按馬氏規(guī)則加成。在沒有過氧化物存在時仍是按馬氏規(guī)則加成。第55頁/共189頁第五十五頁,共190頁。符合符合(fh)馬氏規(guī)則馬氏規(guī)則 自由基加成表面上的“反馬氏”規(guī)則,實際上也是遵守一個我們早已熟悉的規(guī)律(gul): 越是穩(wěn)定的中間體就越容易生成。2自由基,較穩(wěn)定自由基,較穩(wěn)定(wndng),易生成。易生成。1自由基,較不穩(wěn)定,不易生成。自由基,較不穩(wěn)定,不易生成。 由較穩(wěn)定的自由基生成的產物就是主要產物。由較穩(wěn)定的自由基生成的產物就是主要產物。第56頁/共189頁第五十六頁,共190頁。(四)(四) 烯烴烯烴(xtng)的硼氫化反應的硼氫化反應1 甲硼烷、乙硼烷的介紹甲硼烷、乙硼烷的介紹
33、(jisho)BH3H3B THFH3B OR2B2H6能自燃,無色能自燃,無色有毒,保存有毒,保存(bocn)在醚溶在醚溶液中。液中。第57頁/共189頁第五十七頁,共190頁。2 硼氫化硼氫化-氧化氧化(ynghu)、硼氫化、硼氫化-還原反應還原反應(CH3 CH2CH2)3BTHFH2O2, HO-, H2ORCOOH3 CH3 CH2CH2OHCH3 CH2CH3烷基烷基(wn j)硼硼1231* 硼氫化反應:烯烴硼氫化反應:烯烴與甲硼烷作用生成與甲硼烷作用生成(shn chn)烷基硼烷基硼的反應的反應2* 烷基硼的氧化反應:烷基硼在堿烷基硼的氧化反應:烷基硼在堿性條件下與過氧化氫作用
34、,生成醇的性條件下與過氧化氫作用,生成醇的反應。反應。3* 烷基硼的還原反應:烷基硼和烷基硼的還原反應:烷基硼和羧酸作用生成烷烴的反應。羧酸作用生成烷烴的反應。CH3CH=CH2 + BH3第58頁/共189頁第五十八頁,共190頁。硼氫化反應(fnyng)的機理CH3CH=CH2 + H-BH2B2H6親電加成親電加成CH3CHCH2 HBH2- + -CH3CHCH2 H BH2CH3CH2CH2BH2硼接近空阻小、硼接近空阻小、電荷密度電荷密度(md)高的雙鍵碳,高的雙鍵碳,并接納并接納電子。電子。負氫與正碳互相負氫與正碳互相(h xing)吸引。吸引。四中心過渡態(tài)四中心過渡態(tài)缺電子的硼
35、是親核試劑缺電子的硼是親核試劑第59頁/共189頁第五十九頁,共190頁。硼氫化反應硼氫化反應(fnyng)的特點的特點*1 立體化學立體化學(l t hu xu):順式加成(烯烴:順式加成(烯烴構型不會改變)構型不會改變) *2 區(qū)域選擇性區(qū)域選擇性反馬氏規(guī)則。反馬氏規(guī)則。 *3 因為是一步反應,反應只經過一個環(huán)狀過因為是一步反應,反應只經過一個環(huán)狀過渡態(tài),所以不會有重排產物產生。渡態(tài),所以不會有重排產物產生。第60頁/共189頁第六十頁,共190頁。3 硼氫化-氧化反應(fnyng)、硼氫化-還原反應(fnyng)的應用硼氫化硼氫化-氧化氧化(ynghu)反應的應用反應的應用*1 CH3C
36、H=CH2B2H6H2O2, HO-H2OCH3CH2CH2OH*2B2H6H2O2, HO-H2O*3B2H6H2O2, HO-H2O第61頁/共189頁第六十一頁,共190頁。*4B2H6H2O2, HO-H2O*5CH3CH=CHCH2CH3B2H6H2O2, HO-H2O CH3CH2CHCH2CH3 + CH3CH2CH2CHCH3 OHOH第62頁/共189頁第六十二頁,共190頁。硼氫化硼氫化-還原反應還原反應(fnyng)的應用的應用B2H6RCOOH第63頁/共189頁第六十三頁,共190頁。(五)(五) 氧化氧化(ynghu)反應反應1 烯烴的環(huán)氧化烯烴的環(huán)氧化(ynghu
37、)反應反應2 烯烴被烯烴被KMnO4和和OsO4氧化氧化(ynghu)3 烯烴的臭氧化烯烴的臭氧化(ynghu)反應反應第64頁/共189頁第六十四頁,共190頁。1 烯烴烯烴(xtng)的環(huán)氧化的環(huán)氧化反應反應 C6H5COOCC6H5 + CH3ONa C6H5COOH CH3COH CH3COOH=OO30% H2O2, H+OOCHCl3, -5o-0oCC6H5COCH3 + C6H5COONaOOOH+過氧化物過氧化物(u yn hu w)易分解爆炸,易分解爆炸,使用時要注意溫度和濃度。使用時要注意溫度和濃度。實驗室常用過氧化物實驗室常用過氧化物(u yn hu w)來制備過酸。來
38、制備過酸。制制 備備(1)過酸的定義和制備)過酸的定義和制備 定義:具有定義:具有-CO3H基團的化合物稱為過酸?;鶊F的化合物稱為過酸。第65頁/共189頁第六十五頁,共190頁。慢,親電加成慢,親電加成快快反反 應應 機機 理理+ CH3CO3H+ CH3CO2H(2)環(huán)氧化)環(huán)氧化(ynghu)反應反應定義:烯烴定義:烯烴(xtng)在試劑的作用下,生成環(huán)氧化合物的反應。在試劑的作用下,生成環(huán)氧化合物的反應。第66頁/共189頁第六十六頁,共190頁。(3)當雙鍵兩側空阻不同時,環(huán)氧化)當雙鍵兩側空阻不同時,環(huán)氧化(ynghu)反應從空阻小的一側進攻。反應從空阻小的一側進攻。(2)產物是對
39、稱的,只有)產物是對稱的,只有(zhyu)一個產物。產物是不對稱的,產物是一對旋光異構體。一個產物。產物是不對稱的,產物是一對旋光異構體。+ CH3CO3H+ CH3CO2H+CH3CO2H+ CH3CO3HNaCO3+99%1%CH3CH3HHCCO(1)環(huán)氧化反應是順式加成,環(huán)氧化合物仍保持)環(huán)氧化反應是順式加成,環(huán)氧化合物仍保持(boch)原烯烴的構型。原烯烴的構型。反應中的立體化學問題反應中的立體化學問題第67頁/共189頁第六十七頁,共190頁。2 烯烴(xtng)被KMnO4和OsO4氧化(1)烯烴)烯烴(xtng)被被KMnO4氧化氧化冷,稀,中性冷,稀,中性(zhngxng)或
40、堿性或堿性KMnO4熱,濃,中性或堿性熱,濃,中性或堿性KMnO4酸性酸性KMnO4+CH3COOH+ CH3COOH第68頁/共189頁第六十八頁,共190頁。(2) 烯烴烯烴(xtng)被被OsO4氧化氧化第69頁/共189頁第六十九頁,共190頁。(3)應用)應用(yngyng): 1 制鄰二醇制鄰二醇 2 鑒別雙鍵鑒別雙鍵 3 測雙鍵的位置測雙鍵的位置KMnO4 或或 OsO4從空阻小的方向從空阻小的方向(fngxing)進攻進攻CH3CO3HH+-H+H2O第70頁/共189頁第七十頁,共190頁。3 烯烴的臭氧化(ynghu)反應 含含6-8%臭氧的氧氣和烯烴臭氧的氧氣和烯烴(xt
41、ng)作用,生成臭氧化合物的反應稱為作用,生成臭氧化合物的反應稱為臭氧化反應。臭氧化反應。+ O36-8%低溫,惰性低溫,惰性(duxng)溶劑溶劑二級臭氧化合物二級臭氧化合物第71頁/共189頁第七十一頁,共190頁。H2OH2O2Zn(OH)2ZnCH3SCH3CH3SCH3=O 臭氧臭氧(chuyng)化合物被水分解成醛和酮的反應化合物被水分解成醛和酮的反應稱為臭氧稱為臭氧(chuyng)化合物的分解反應化合物的分解反應O3Zn, H2ORCHO + Zn(OH)2CH3SCH3H2ORCHO + CH3SCH3OH2 Pd/CRCH2OH + HOCHRR” +H2OLiAlH4orN
42、aBH4RCH2OH + HOCHRR”第72頁/共189頁第七十二頁,共190頁。烯烴的臭氧化(ynghu)反應的用(1)測定)測定(cdng)烯烴的結構烯烴的結構(2)由烯烴)由烯烴(xtng)制備醛、酮、醇。制備醛、酮、醇。(CH3)2C=CH2O3H2OZn(CH3)2C=O + CH2OH2OZnO3第73頁/共189頁第七十三頁,共190頁。(六) -氫鹵代反應(fnyng)1 鹵素高溫鹵素高溫(gown)法或鹵素光照法或鹵素光照法法反應式反應式CH3CH=CH2 + Br2 CH2BrCH=CH2氣相,氣相,h or 500oC反應反應(fnyng)機理機理Br2 2Br Br
43、+ CH3CH=CH2 CH2CH=CH2 + HBr CH2CH=CH2 + Br2 CH2BrCH=CH2 + Br h or 500oC第74頁/共189頁第七十四頁,共190頁。注意注意(zh y)1* 低溫、液相發(fā)生加成,而高溫或光照、氣低溫、液相發(fā)生加成,而高溫或光照、氣 相發(fā)生取代相發(fā)生取代 。2* 有些不對稱烯烴反應時,經常有些不對稱烯烴反應時,經常(jngchng)得到混合物。得到混合物。CH3CH2CH2CH=CH2CH3CH2CHClCH=CH2 +CH3CH2CH=CHCH2Cl h Cl2CH3CH2CHCH=CH2CH3CH2CH=CHCH2 第75頁/共189頁第
44、七十五頁,共190頁。2 NBS法(烯丙位的溴化)+(C6H5COO)2CCl4 , 反應式反應式NBS第76頁/共189頁第七十六頁,共190頁。(C6H5COO)22C6H5COOC6H5 + CO2分解分解(fnji)C6H5 + Br2C6H5Br + Br + Br + HBr + Br2+ Br + HBr+ Br2N-溴代丁二酰亞胺溴代丁二酰亞胺鏈轉移鏈轉移鏈引發(fā)鏈引發(fā)反應反應(fnyng)機理機理第77頁/共189頁第七十七頁,共190頁。(七)聚合反應(j h fn yng) 含有雙鍵含有雙鍵(shun jin)或叁鍵的化合物以及含有雙官能團或多官能團的化合物在合適或叁鍵的化
45、合物以及含有雙官能團或多官能團的化合物在合適的條件下(催化劑、引發(fā)劑、溫度等)發(fā)生加成或縮合等反應,使兩個分子、叁個分子或的條件下(催化劑、引發(fā)劑、溫度等)發(fā)生加成或縮合等反應,使兩個分子、叁個分子或多個分子結合成一個分子的反應稱為聚合反應。多個分子結合成一個分子的反應稱為聚合反應。催化劑催化劑A= OH (維綸)(維綸) CH3 (丙綸)(丙綸) C6H5(丁苯橡膠)(丁苯橡膠) CN (晴綸)(晴綸) Cl (氯綸)(氯綸) H (高壓(高壓(goy)聚乙烯:食品袋薄膜,奶瓶等軟制品)聚乙烯:食品袋薄膜,奶瓶等軟制品) (低壓聚乙烯:工程塑料部件,水桶等)(低壓聚乙烯:工程塑料部件,水桶等
46、)第78頁/共189頁第七十八頁,共190頁。六、烯烴六、烯烴(xtng)的制備的制備 (一)(一) 消除反應的定義、分類和反應機制消除反應的定義、分類和反應機制 (二)(二) 醇失水醇失水 (三)(三) 鹵代烷失鹵化鹵代烷失鹵化(l hu)氫氫 (四)(四) 鄰二鹵代烷失鹵素鄰二鹵代烷失鹵素第79頁/共189頁第七十九頁,共190頁。(一)(一) 消除反應消除反應(fnyng)的定義分類和反應的定義分類和反應(fnyng)機制機制定義:在一個分子中消去兩個基團定義:在一個分子中消去兩個基團(j tun)或原子的反應稱為消除反應?;蛟拥姆磻Q為消除反應。分類:分類:1,1消除消除(xioch
47、)(-消除消除(xioch), 1,2消除消除(xioch)(-消除消除(xioch), 1,3消除消除(xioch), 1,4消除消除(xioch). 大多數(shù)消除大多數(shù)消除(xioch)反應為反應為1,2消除消除(xioch)(-消除消除(xioch)。1,1-消除消除( -消除消除)1,2-消除消除( -消除消除)1,3-消除消除1,4-消除消除第80頁/共189頁第八十頁,共190頁。 -消除消除(xioch)反應的三種反應機制為:反應的三種反應機制為: E1(已講)(已講) E2 (已講)(已講) E1cbE1cb (單分子共軛堿消除單分子共軛堿消除(xioch)反應反應)的反應機理:
48、的反應機理:-BH+ A-反應反應(fnyng)分子的共軛堿分子的共軛堿共軛堿:共軛堿:(Conjugated Base)第81頁/共189頁第八十一頁,共190頁。(二) 醇失水(sh shu)1 醇的失水反應總是在酸性條件醇的失水反應總是在酸性條件(tiojin)下進行的。下進行的。 常用的酸性催化劑是:常用的酸性催化劑是:H2SO4, KHSO4 , H3PO4 , P2O5 .酸堿反應酸堿反應(fnyng)消除反應消除反應-H+H+H+-H+-H2OH2O第82頁/共189頁第八十二頁,共190頁。2 醇失水醇失水(sh shu)成烯是經成烯是經E1反應機制進行的。反應機制進行的。 反
49、應是可逆的。反應是可逆的。從速從速(cn s)控步驟看:控步驟看: V三級醇三級醇 V二級醇二級醇 V一級醇一級醇 第83頁/共189頁第八十三頁,共190頁。90OCH2SO4(46%)84%16%+ 當反應可能生成不同的烯烴異構體時,總是傾向于生成取代基較多的烯烴。當反應可能生成不同的烯烴異構體時,總是傾向于生成取代基較多的烯烴。 -符合符合(fh)扎依采夫規(guī)則扎依采夫規(guī)則3 醇失水的區(qū)域(qy)選擇性-符合扎依切夫規(guī)則 第84頁/共189頁第八十四頁,共190頁。4 醇失水醇失水(sh shu)的立體選擇性的立體選擇性 醇失水生成的烯烴有順反異構體時,醇失水生成的烯烴有順反異構體時,主要
50、主要(zhyo)生成生成E型產物。型產物。第85頁/共189頁第八十五頁,共190頁。5 醇失水反應中的雙鍵(shun jin)移位、重排CH3CH2CH2CH2OHCH3CH=CHCH3 + CH3CH2CH=CH2H2SO4(75%)140o C雙鍵移位雙鍵移位(y wi)產物為主產物為主反式為主反式為主 (CH3)3CCHCH3(CH3)3CCH=CH2 + (CH3)2C=C(CH3) 2H+ OH非重排產物非重排產物(chnw)(30%) 重排產物重排產物(chnw)(70%)當可以發(fā)生當可以發(fā)生重排時,常常以穩(wěn)定的重重排時,常常以穩(wěn)定的重排產物為主要產物。排產物為主要產物。第86頁
51、/共189頁第八十六頁,共190頁。6 反應的競爭反應的競爭(jngzhng)問題問題CH3CH2OCH2CH3CH3CH2OHCH2=CH2 + H2OH2SO4140o CH2SO4 (98%)170o C(CH3)3COH(CH3)2C=CH2(CH3)3COC(CH3)3H2SO4低溫利于分子間失水低溫利于分子間失水(sh shu)(取代反應)(取代反應)三級醇空阻太大,三級醇空阻太大,不易不易(b y)生成副生成副產物醚。產物醚。高溫利于分子內失水高溫利于分子內失水(消除反應)(消除反應)第87頁/共189頁第八十七頁,共190頁。(三) 鹵代烷失鹵化(l hu)氫總總 述述(1)
52、3RX和空阻大的和空阻大的1RX、2RX在沒有堿或極少量堿在沒有堿或極少量堿 存在下的消除反應存在下的消除反應(fnyng)常常是以常常是以E1反應反應(fnyng)機制進行的。機制進行的。(2) 當有堿存在當有堿存在(cnzi)時,尤其是堿的濃度和強度比較大時,時,尤其是堿的濃度和強度比較大時, 鹵代烷通常都發(fā)生鹵代烷通常都發(fā)生E2消除。消除。 (3)無論是發(fā)生無論是發(fā)生E1反應還是發(fā)生反應還是發(fā)生E2反應,反應,RX的反應活性的反應活性 均為:均為: RI RBr RCl 3RX 2RX 1RXE1反應,反應,3C+最易形成。最易形成。E2反應,反應, 3RX提供較多的提供較多的 -H。第
53、88頁/共189頁第八十八頁,共190頁。 1 鹵代烷和醇發(fā)生(fshng)E1反應的異同點相相 同同 點點*1 3RX 2RX 1RX 3ROH 2ROH 1ROH*2 有區(qū)域選擇性時,生成的產物符合有區(qū)域選擇性時,生成的產物符合(fh)扎依切夫規(guī)則。扎依切夫規(guī)則。*3 當可以發(fā)生重排時,主要產物往往是穩(wěn)定的重排產物。當可以發(fā)生重排時,主要產物往往是穩(wěn)定的重排產物。*4 若生成的烯烴有順反異構體,一般是若生成的烯烴有順反異構體,一般是E型為主。型為主。第89頁/共189頁第八十九頁,共190頁。不不 同同 點點 RX ROH*1 RI RBr RCl RF*2 只有只有3RX 和空阻大的和空
54、阻大的2RX 、1RX 所有的醇都發(fā)生所有的醇都發(fā)生E1反應。反應。 能發(fā)生能發(fā)生E1反應反應*3 反應要在極性溶劑反應要在極性溶劑(rngj)或極性溶劑或極性溶劑(rngj)中加極中加極 反應要用酸催化。反應要用酸催化。 少量堿的情況下進行。少量堿的情況下進行。*4 只發(fā)生分子內的消除。只發(fā)生分子內的消除。 既發(fā)生分子內的,也發(fā)生分子既發(fā)生分子內的,也發(fā)生分子 間的消除。間的消除。 *5 E1和和SN1同時發(fā)生,往往以同時發(fā)生,往往以SN1為主。為主。 E1和和SN1同時發(fā)生,以同時發(fā)生,以E1為主。為主。第90頁/共189頁第九十頁,共190頁。2 鹵代烷E2消除(xioch)反應的機理
55、反應機理表明反應機理表明*1 E2機理的反應遵循機理的反應遵循(zn xn)二級動力學。二級動力學。*2 鹵代烷鹵代烷E2反應必須在堿性條件下進行。反應必須在堿性條件下進行。*3 兩個消除基團必須處于反式共平面位置。兩個消除基團必須處于反式共平面位置。*4 在在E2反應中,不會有重排產物產生。反應中,不會有重排產物產生。+ ROH + X-第91頁/共189頁第九十一頁,共190頁。第92頁/共189頁第九十二頁,共190頁。3 鹵代烷鹵代烷E2反應反應(fnyng)的規(guī)律的規(guī)律 E2反應反應(fnyng)時,含氫較少的時,含氫較少的-碳提供氫原子,生成取代基較多的烯烴。碳提供氫原子,生成取代
56、基較多的烯烴。 -符合扎依采夫規(guī)則符合扎依采夫規(guī)則*1 大多數(shù)大多數(shù)E2反應生成的產物反應生成的產物(chnw)都符合扎依采夫軌則。都符合扎依采夫軌則。KOH-C2H5OH 當用空阻特別大的強堿時,反應的區(qū)域選擇性會發(fā)生改變,最后生成反扎依當用空阻特別大的強堿時,反應的區(qū)域選擇性會發(fā)生改變,最后生成反扎依采夫規(guī)則的產物。這種產物也稱為霍夫曼消除產物。采夫規(guī)則的產物。這種產物也稱為霍夫曼消除產物。CH3CH2CHBrCH3 CH3CH=CHCH3 + CH3CH2CH=CH2 81 % 19 %第93頁/共189頁第九十三頁,共190頁。*2當鹵代烷按扎依采夫規(guī)則進行消除可以得到不止一個當鹵代烷
57、按扎依采夫規(guī)則進行消除可以得到不止一個 立體異構體時立體異構體時,反應反應(fnyng)具有立體選擇性,通常得具有立體選擇性,通常得E型烯烴。型烯烴。CH3CH2CH2CHBrCH3KOH-C2H5OHCH3CH2CH2CH=CH2 + CH3CH2CH2CHOCH2CH3 CH3 25 % 20 %14%41%第94頁/共189頁第九十四頁,共190頁。*3 鹵代環(huán)烷烴發(fā)生E2消除時,鹵代環(huán)烷烴的消除構象是優(yōu)勢(yush)構象,反應速率快。鹵代環(huán)烷烴的消除構象不是優(yōu)勢(yush)構象,反應速率慢。優(yōu)勢構象:能量優(yōu)勢構象:能量(nngling)最低的穩(wěn)定構象。最低的穩(wěn)定構象。反應反應(fnyn
58、g)構象:參與反應構象:參與反應(fnyng)的構象。的構象。消除構象:參與消除反應的構象。消除構象:參與消除反應的構象。鹵代烷的消除構象是離去基團與鹵代烷的消除構象是離去基團與氫氫處于反式共平面的位置。處于反式共平面的位置。第95頁/共189頁第九十五頁,共190頁。C2H5OK-C2H5OH消除構象消除構象(u xin) 優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象(u xin)快快第96頁/共189頁第九十六頁,共190頁。C2H5OK-C2H5OH消除消除(xioch)構象構象優(yōu)勢優(yōu)勢(yush)構象構象慢慢第97頁/共189頁第九十七頁,共190頁。優(yōu)勢優(yōu)勢(yush)構象構象消除消除(xioch)構象構象產物
59、從區(qū)域產物從區(qū)域(qy)選擇性看,不符合扎依采夫規(guī)則。選擇性看,不符合扎依采夫規(guī)則。第98頁/共189頁第九十八頁,共190頁。4 鹵代烷的E2 與SN2的競爭(jngzhng)*1. 1RX在在SN2、E2競爭競爭(jngzhng)中,多數(shù)以中,多數(shù)以SN2占優(yōu)勢,在特占優(yōu)勢,在特 強堿的作用下,以強堿的作用下,以E2占優(yōu)勢。占優(yōu)勢。CH3CH2CH2CH2Br + C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH2CH2CH2OC2H5 + CH3CH2CH=CH290%10%CH3(CH2)6CH2Br + (CH3)3CONaCH3(CH2)5CH=CH2DMSO(二甲二甲(r ji)亞砜
60、)亞砜)180oC99%第99頁/共189頁第九十九頁,共190頁。*2. 2RX在有堿時,多數(shù)在有堿時,多數(shù)(dush)以以E2占優(yōu)勢。占優(yōu)勢。*3. 幾乎什么幾乎什么(shn me)堿都可以使堿都可以使 3RX發(fā)生以發(fā)生以E2為主的反應。為主的反應。(CH3)3CBr + C2H5ONa(CH3)2C=CH2 + (CH3)3CONa C2H5OH7 %93%CH3CHBrCH3 + C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH=CH2 + CH3CH2OCH(CH3)2 80%20%第100頁/共189頁第一百頁,共190頁。(四) 鄰二鹵代烷失鹵素(l s)KOH-2HClI-+ Br
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